逆变器普锐斯



拆解丰田普锐斯逆变器：看混动系统背后的精妙设计

拆解丰田普锐斯逆变器：探索混动系统背后的精妙设计

丰田普锐斯逆变器作为混动汽车复杂系统中的关键组件，承担着电能与机械能高效转化的重任。通过拆解第三代普锐斯逆变器，我们可以深入了解其内部结构和精妙设计。

一、外观与基本信息

外观端子

逆变器前部设有3个连接电缆的端子，分别用于连接电池、发电机和电动机。

内部盒子进行电力转换，如从电池获取电力驱动电动机，或利用发电机产生的电力给电池充电。

冷却系统

逆变器配备双冷却系统，分别用于冷却发动机和逆变器。

逆变器中的半导体组件对热量敏感，工作温度不应超过105℃，因此需独立冷却。

二、拆解过程与部件分析

外壳与电容

逆变器周围通过螺栓固定部件，拆除后打开盖子。

内部电容器为薄膜电容器，共有3个，电容值分别为750V 880μF、470V 315μF、860V 0.562μF。

推测470V 315μF电容器用于电池电压平滑，750V和860V电容器用于DC/DC转换器升压后的平滑和滤波。

电阻与电路板

电容器旁边设有阻值为136kΩ的电阻，用于电容器放电。

逆变器主体一侧为基板，装有各种半导体，电子板表面和IC印有丰田标识。

逆变器大量采用日本制造商的零部件，如NEC、电装（DENSO）和东芝IC。

电感与相关电路

电路板背面绕有铜线的电感，用于升压电路，体积较大。

旁边有松下制造的薄膜电容器，电容值分别为DC 900V 0.8μF和950V DC 0.562μF，用于滤波。

逆变器内还有将200V电池电压降至12V的电路，包含电感和控制电路。

IGBT模块

逆变器核心为IGBT模块，包含多个IGBT，表面覆盖密封材料用于绝缘、散热和防尘。

四个IGBT用于将200V电池电压升至650V，可能采用两两并联方式。

六个IGBT连接到发电机，进行电力输入和整流。

十二个IGBT（实际为六个，两两并联）用于驱动电动机的逆变器。

IGBT模块下方设有水套，通过冷却水循环散热。

变压器

进一步拆解电感一侧，获取类似变压器的部件。

变压器上涂抹散热油脂，通过冷却水冷却。

变压器有次级绕组12V和初级绕组，推测初级绕组为200V系统。

次级侧线极粗，以承载大电流。

移除电路板后，可见更多半导体组件，包括切换变压器初级侧的部件和次级侧的整流二极管。

三、总结

通过拆解第三代普锐斯逆变器，我们发现其内部包含复杂的电子电路组件，包括电子电路板、处理大功率的IGBT模块以及背部的电感等。这些组件的散热设计、大电流流动的布局设计等都体现了其精妙的设计思路。本次拆解不仅让我们对普锐斯逆变器的内部结构有了更深入的了解，也为相关研究或学习提供了有价值的参考。

普锐斯二手车怎么样

二手普锐斯整体表现不错，空间大且乘坐舒适，但购买时需重点关注车况与手续，价格通常在12万元左右。具体分析如下：

空间与舒适性：普锐斯作为混合动力车型，其车内空间设计合理，尤其是后排乘客的腿部和头部空间较为充裕，适合家庭日常使用或长途出行。座椅材质和支撑性也经过优化，长时间乘坐不易感到疲劳，整体舒适性表现突出。

车况检查要点：

核心部件状态：普锐斯的动力系统由发动机和蓄电池组成，两者协同工作是混合动力技术的关键。购买时需通过试驾观察发动机启动是否平顺、加速是否有顿挫，同时检查蓄电池的电量显示是否稳定，避免因电池老化导致续航缩短或维修成本增加。

事故与隐患排查：仔细检查车身覆盖件是否有钣金修复痕迹、漆面厚度是否均匀，判断是否发生过重大事故。重点查看底盘是否有锈蚀或变形，排除水泡车风险；检查车内线路是否有焦糊味或更换痕迹，避免购买火烧车。

手续合法性：核对车辆登记证、行驶证、购车发票等文件，确保车辆来源合法且无抵押、查封等状态。同时确认车辆是否符合当地环保标准（如国六排放），避免后续过户或使用受限。

价格与性价比：二手普锐斯的市场价格通常在12万元左右，具体因车龄、里程、配置等因素波动。相比同级别燃油车，其混合动力系统可降低长期使用成本（油耗约4-5L/100km），但需考虑蓄电池更换费用（约2-3万元，使用寿命约8-10年）。若车况良好且手续齐全，综合性价比仍较高。

购买建议：

优先试驾：通过实际驾驶体验动力响应、刹车性能、隔音效果等，同时测试混合动力模式切换是否顺畅。

选择可靠渠道：建议通过4S店官方认证二手车或大型连锁车商购买，这类渠道通常提供更严格的车况检测和售后保障。

关注配置与年份：优先选择配备主动安全系统（如车道偏离预警、自动紧急制动）的车型，同时注意车龄（建议5年内）和里程（建议不超过10万公里），以减少后期维修风险。

潜在风险：

蓄电池衰减：若车辆使用年限较长，蓄电池容量可能下降，导致纯电续航缩短或频繁启动发动机，增加油耗。

维修成本：混合动力系统的维修需专业设备和技术，部分零部件（如逆变器、电机）价格较高，建议提前了解售后保养费用。

市场保有量：普锐斯在国内的保有量相对较低，部分配件可能需进口，等待时间较长，需预留维修周期。

总结：二手普锐斯适合注重燃油经济性、空间舒适性的用户，但购买前需全面检查车况、手续，并评估长期使用成本。若车辆符合预期，其混合动力技术和可靠性仍具有竞争力。

丰田混动到第几代了

丰田混动技术已发展到第五代。

一、第一代丰田混动技术于1997年随着丰田普锐斯的推出而诞生。它采用了镍氢电池，通过发动机与电动机的协同工作，实现了能量的回收与再利用，显著提高了燃油经济性。例如，普锐斯在城市工况下能节省大量燃油。

二、第二代混动技术在电池性能、系统效率等方面有了进一步提升。电池的能量密度增加，使得混动系统的整体性能更为优化，车辆的动力响应和燃油经济性都得到了更好的平衡。

三、第三代混动技术引入了更高效的逆变器和电动机，同时对电池管理系统进行了升级。这使得混动系统在不同工况下能更精准地分配动力，进一步降低了油耗。

四、第四代混动技术继续优化了动力系统的协同工作逻辑，并且在电池技术上有所突破，采用了新型的锂电池，进一步提升了能量回收效率和系统的整体性能。

五、第五代混动技术在多个方面进行了改进。它采用了全新的锂电池技术，能量密度更高，成本更低。在动力系统方面，发动机和电动机的协同工作更加智能高效，能够根据不同驾驶场景快速切换动力模式，实现更佳的燃油经济性和动力性能。

phev与hev以及纯电汽车的区别

PHEV（插电式混合动力汽车）、HEV（混合动力汽车）与纯电动汽车的核心区别在于动力系统结构、能源补充方式及使用场景，具体差异如下：

一、动力系统结构差异

纯电动汽车（BEV）完全依赖可充电电池（如锂离子电池）提供动力，通过电机驱动车轮，无内燃机、油箱或传统传动系统。其核心组件为电池组、电机及电控系统，结构简化但受限于电池技术。

HEV（混合动力汽车）结合内燃机与电机，但电池容量较小，无法通过外部充电补充能量。内燃机（通常设计更小）与电机通过逆变器协同工作，在制动或减速时回收能量为电池充电。例如，丰田普锐斯采用此结构，燃油经济性显著提升。

PHEV（插电式混合动力汽车）同时具备内燃机、油箱、变速器等传统部件，以及大容量电池、电机和充电接口。其电池容量远大于HEV，可支持较长距离的纯电行驶（通常50-100公里）。例如，领克01 EM-F通过插电式设计，实现纯电与混动模式自由切换。

二、能源补充方式差异

纯电动汽车（BEV）仅通过外部充电补充能量，充电时间较长（快充约30-60分钟，慢充需数小时），且依赖充电桩基础设施。

HEV（混合动力汽车）无需外部充电，能量通过内燃机发电或制动回收补充，使用便捷性接近传统燃油车，但燃油成本仍存在。

PHEV（插电式混合动力汽车）支持两种充电方式：

外部充电：通过充电桩或家用插座补充电能，降低使用成本；

内燃机发电：当电池电量不足时，内燃机启动为电池充电或直接驱动车辆，消除里程焦虑。

三、使用场景与经济性差异

纯电动汽车（BEV）

适用场景：短途通勤、城市代步，适合充电设施完善的区域。

经济性：电费成本低于燃油，但电池更换成本高（寿命约5-8年），且二手车残值受电池衰减影响。

局限性：长途出行依赖充电网络，冬季续航衰减明显。

HEV（混合动力汽车）

适用场景：无充电条件但需节能的用户，如出租车或长途驾驶。

经济性：燃油消耗降低30%-50%，但购车成本高于传统燃油车，且无法享受新能源政策优惠（如免购置税、牌照倾斜）。

PHEV（插电式混合动力汽车）

适用场景：兼顾日常通勤（纯电模式）与长途出行（混动模式），适合充电设施有限但希望降低油耗的用户。

经济性：

短途使用纯电模式，成本接近BEV；

长途混动模式，油耗低于传统燃油车；

可享受新能源政策补贴（如免购置税、免费牌照）。

技术优势：领克01 EM-F通过智能电混系统，实现四域OTA升级，优化动力分配与能耗管理。

四、环保性能差异

纯电动汽车（BEV）零尾气排放，但电池生产与回收过程存在碳排放，全生命周期环保性依赖清洁能源比例。

HEV（混合动力汽车）减少内燃机使用时间，降低排放，但无法实现零排放。

PHEV（插电式混合动力汽车）纯电模式下零排放，混动模式排放低于传统燃油车，环保性介于BEV与HEV之间。

总结纯电动汽车：适合短途、充电便利的场景，环保性最优但受限于续航与充电设施。HEV：无需充电，燃油经济性提升，但政策优惠少且无法纯电行驶。PHEV：综合两者优势，兼顾纯电经济性与混动便利性，是当前从燃油车向新能源过渡的理想选择。

丰田普锐斯无法启动故障检修

丰田普锐斯无法启动的故障检修步骤如下：

检查电池电量：

确认电池连接正常：首先检查电池的连接是否牢固，没有松动或腐蚀现象。充电检查：使用电池充电器对电池进行充电，确保电池电量充足。如果电池电量过低，可能是导致无法启动的直接原因。

排查电动系统：

观察警告灯：启动车辆前，注意观察仪表盘上的警告灯是否亮起，特别是与电动系统相关的警告灯。软件更新与故障代码：如果警告灯亮起，可能需要使用专业的诊断工具进行软件更新或读取故障代码，以确定问题的具体原因。检查混合动力系统组件：包括电动机、逆变器和动力控制单元等，确保它们没有故障，且工作正常。

检查机械部分：

燃油供应系统：如果电动系统检查无异常，接下来需要检查燃油供应系统，包括燃油泵、燃油滤清器和喷油嘴等，确保燃油供应顺畅。点火系统：检查点火线圈、火花塞和点火控制模块等，确保点火系统能够正常工作。

寻求专业帮助：

如果以上步骤均未能解决问题，建议联系专业的汽车维修服务，由经验丰富的技师进行全面诊断。他们可以使用先进的诊断设备和丰富的经验，快速准确地找到问题所在，并进行修复。

总结：丰田普锐斯无法启动的问题可能涉及电池电量、电动系统以及机械部分等多个方面。通过逐一排查这些可能的原因，并采取相应的解决措施，通常可以迅速恢复车辆的正常运行。

上海电驱动应红亮：对驱动系统集成部件的兼容性和复用性的思考

上海电驱动应红亮对驱动系统集成部件兼容性和复用性的思考，主要围绕电驱动系统供应商的工作内容、集成电驱动系统趋势对兼容性的影响，以及兼容性和复用性的影响因素与应对策略展开，具体内容如下：

电驱动系统供应商的工作内容电驱动系统有集中驱动和分布式驱动两种形式。集中驱动中，电驱动系统由电机、逆变器、减速器构成，可衍生出多种构型，如电机与逆变器二合一、电机 + 减速器二合一、三合一等，不同二合一方式（电机逆变器放置位置不同）会使零部件兼容性变差；分布式驱动更复杂，轮毂电机是其中一种，国内最大批量应用是 2010 年世博会 100 辆场馆车四轮驱动。不同驱动形式和构型给零部件兼容性和复用性带来巨大挑战。电驱动系统集成化趋势明显，如六合一、七合一甚至加上域控制器，但目前六合一、七合一批量应用还不成熟，当下应扎实做好三合一。集成电驱动系统趋势对兼容性的影响高速化：

未来电机转速将不断提升，如普锐斯、特斯拉 Model 3 达 17900 转左右，国产电机基本到 16000 转，部分规划达 18000 转甚至 20000 转。产品升级间隔短，国内三合一系统前两年量产大部分是 12000 转，两年后到 16000 转。

研发需提前，但提前研发会导致成本增加，因为高速电机用于低速场景不节省成本，且研发出的产品两年后批产性价比可能不高，同时结构件复用性也受影响。

高压化：并非所有系统都需要高压化，高压化对电机企业造成困扰，不同电压下绝缘要求不同，给生产管理和采购带来难题，与降低成本存在矛盾，影响零部件兼容性和复用性。高效化：高效化不仅追求效率提高，还注重降低实际运行工况下的损耗。不同规模电机对硅钢片要求不同，小电机铁耗占比小，不一定需要薄规格硅钢片，导致大、小电机硅钢片兼容困难，原材料复用性和兼容性差。低噪声和高声品质需求：现在对噪声要求不仅低，还要品质好，如声音干净、尖锐度低、起步平滑、生命周期内无异响噪声。从 NVH 正向开发流程看，多数情况从电机端开始开发验证，研发出的产品可能只适合特定车型，换车后振动噪声表现不同，导致产品复用性变差。兼容性和复用性的影响因素与应对策略影响因素

平台覆盖范围：整车厂和供应商都希望实现平台化，扩大功率平台覆盖范围。但覆盖范围大，兼容性好，但某些定位产品性价比可能不高、成本高；精确定位产品成本低，但兼容性差，存在矛盾。

外部接口：供应商希望统一接口以降低成本，但实际情况很难实现，不同客户对产品构型要求不同，如三合一构型有平行轴、同轴等多种形式，不同构型零件难以共用，仅冲片、模块可能共用。

产品迭代速度：转速迭代快，线材迭代也快，如 120 千瓦产品从圆线到扁线可能再回到圆线，导致原材料和零部件无法复用。

应对策略

产品规划：未来产品平台功率覆盖范围会越来越小，一个平台对应一类车；尽可能扩展同一种冲片使用范围，提高性价比；针对不同平台进行升级改进，如对 35 千瓦平台进行高速化改进，使冲片适应更高速化需求；功率模块小范围覆盖可能是较好选择，如 2 个平台规格覆盖。

开发考虑：在开发 20 - 30 千瓦电机电控时，考虑兼容性问题，提高与客户匹配适应性。对于深度集成的电驱动系统，虽可能面临车厂只要求提供定转子的情况，但仍要做好规划。

工艺路线：尽量保持工艺路线固化和统一，但新工艺变革时产线改造面临挑战，如三合一机壳集成方案、轴承方案变化等，对产线复用性和兼容性影响大。

总结：电驱动系统行业艰难，产品平台化只能尽量让系统共用小零部件，大零部件难兼容或复用。同时，要保持工艺路线固化和统一，但新工艺变革时产线改造挑战大。

26 新能源汽车技术简介(六)：EKK/PTC/E-BKV/EPS技术简介

26 新能源汽车技术简介(六)：EKK/PTC/E-BKV/EPS技术简介一、电动空调压缩机（EKK）

新能源汽车（NEV），特别是纯电动汽车（BEV），没有发动机作为空调压缩机的动力来源，因此需要使用高压电机驱动的电动压缩机（EKK）来替代传统燃油车上的发动机驱动式压缩机。电动空调压缩机通常使用涡旋式压缩机，电动机与压缩机采用同轴驱动方式。高压电池的直流电经过逆变器转换为交流电驱动电机，同时，通过调节通电频率和电流大小可以精确调节压缩机转速。

压缩机在整车空调系统中的作用是将低压气态制冷剂通过压缩机变为高压气态，然后通过冷凝器散热变为高压液态，散发的热量通过风扇排出。高压液态制冷剂经过储液罐，经过膨胀阀变为低压液态，然后在蒸发器内吸热变为低压气态。

普锐斯THS系统中空调压缩机是将A/C和DC/AC集成在一起的电子变频器压缩机。

空调压缩机控制逻辑原理图的核心部件为DC/AC转换器。

二、电动加热器（PTC）

对于新能源汽车，在制热功能方面，由于整车并无发动机部件，或者存在纯电行驶模式，无法依靠发动机运转来满足制热需求，所以需要使用PTC（Positive Temperature Coefficient）加热系统。PTC是指正温度系数材料，其特性是温度越高，电阻越大，因此可以通过自身温度系数特性形成稳态，满足NEV车辆对制热功能和安全性的需求。目前常见的PTC材料是一种半导体陶瓷。

PTC加热器的电阻值随自身温度的上升而急剧增加，所以当自身温度上升时，发热功率也会急剧下降；当发热功率与散热功率达到平衡时，温度不再上升，功率也不再变化。当散热条件（如环境温度、吹风、浸水等）发生改变时，PTC的功率和温度重新调整，达到新的平衡。

需要注意的是，PTC使用的是高压电池能源，由于逆变转换等过程存在热能损失，因此能量消耗大，对整车行驶里程的降低较为明显。例如，蔚来汽车为了乘客舒适性以及实现空调分区控制功能，为ES8安装了两个PTC暖风加热器，控制前排的暖风PTC额定功率为5.5千瓦，控制后排的为3.7千瓦。两个PTC同时工作时的功率高达9千瓦，对于动力电池容量为70度的ES8来说，1小时就相当于消耗了13%的电能。

三、机电伺服制动系统（E-BKV）

传统燃油车的汽车制动系统一般采用真空助力泵，俗称BKV（Brems Kraft Verstaeker）。真空泵将腔内形成真空状态，真空度越大，制动助力的放大性能就越强。对于NEV车辆，由于无发动机或者发动机不运行时，无法带动真空泵提供真空环境，因此普遍使用机电伺服制动系统，简称E-BKV。

BEV或HEV车辆的特点是驱动电机可以在制动或滑行时反向运转作为发电机，为高压电池充电，达到节能目的。该特有的制动能量回收系统会对汽车产生一个反向回收的制动力矩，如果不协调好该制动力矩和刹车踏板制动之间的关系，会影响驾驶员的制动脚感。因此，当制动能量回收制动实施时，需要处理脚刹制动，保证制动踏板行程（或强度）与制动能量回收系统保持协调关系。

目前NEV汽车多采用E-BKV机电伺服制动助力装置，它通过读取踏板行程传感器信号获得驾驶员踩刹车的力度和速度，将信号处理后反馈给制动泵电机，由伺服电机直接提供制动压力完成车辆制动。由于E-BKV可以根据电信号精密调节的特性，它可以更好地配合汽车电动化和智能化实现多种模式的制动效果。

丰田混动汽车的能量回收制动系统采用制动能量回收与液压制动的协调控制，其协调制动的原理是在不同路况和工况条件下，首先确保车辆制动稳定性和安全性，同时考虑到动力蓄电池的再生制动能力，使车轮制动扭矩与电机能量回收制动扭矩之间达到优化目标的协调控制，并由整车电控单元实施集中控制。

四、电动助力转向系统（EPS: Electronic Power Steering）

电动助力转向系统由转向拉杆、助力电机、护罩、转向传动轴以及转向柱等组成。电动助力转向系统按照电动机布置位置的不同，可以分为转向柱助力式（C-EPS）、齿轮助力式（P-EPS）、齿条助力式（R-EPS）三种。

转向柱助力式（C-EPS）：助力电机固定在转向柱的一侧，通过减速增扭机构与转向轴相连，直接驱动转向轴助力转向。这种形式的电动助力转向系统结构简单紧凑、易于安装。齿轮助力式（P-EPS）：助力电机和减速增扭机构与小齿轮相连，直接驱动齿轮实现助力转向。由于助力电机不是安装在乘客舱内，因此可以使用较大的电机以获得较高的助力扭矩。该类型转向器可用于中型车辆，以提供较大的助力。齿条助力式（R-EPS）：助力电机和减速增扭机构直接驱动齿条提供助力。由于助力电机安装于齿条上的位置比较自由，因此在汽车的底盘布置时非常方便。同C-EPS和P-EPS相比，可提供更大的助力值，一般用于大型车辆上。

以C-EPS系统为例，其整体结构由电子控制单元（ECU）、转矩传感器、角度传感器、电动机、转向盘及蜗轮蜗杆减速机构等组成。当驾驶员转动方向盘时，电动助力转向系统开始工作，转向柱上的扭矩和角度传感器把方向盘的输入信号（转向力矩与旋转角度），以电压信号的形式送至ECU，同时ECU读取汽车的车速信号以及车辆驱动电机或车辆发动机的转速信号。ECU根据转向力矩大小和方向、发动机或电动机转速、车速、方向盘转角、方向盘转速等信号，判断是否需要助力以及助力的大小和方向。若需要助力，则依据预先设计的助力特性曲线计算出必要的助力力矩，并按照既定的控制策略和算法，输出相应的控制信号给驱动电路，由驱动电路提供相应的电流给助力电机，助力电机输出转矩并由减速机构放大后再传送给转向轴起助力转向的作用，从而完成转向助力的功能。若出现故障或车速超出设定值，则控制助力电机停止输出，系统不提供助力，同时离合器切断，以避免机械转向系统受电机惯性的影响。

普锐斯二手评测怎么样

二手普锐斯若车况良好、手续齐全、无重大事故且价格合理，通常值得购买，但需重点检查发动机舱、车身结构件及关键尺寸是否存在异常修复痕迹。以下是具体评测要点：

核心购买条件二手普锐斯的价值取决于三大要素：

车况：发动机、变速箱、电池组（混动系统核心）等关键部件无严重磨损或故障，混动系统能正常切换动力模式。

手续：车辆登记证、行驶证、购置税完税证明等文件齐全，确保无抵押、查封或非法改装记录。

事故史：通过保险记录、4S店维修记录或第三方检测（如查博士）确认无重大事故，尤其需排查泡水、火烧等隐患。

发动机舱检查要点

整洁度异常：若发动机舱异常干净（如全新擦拭痕迹），可能掩盖漏油、线路老化等问题，需重点检查机油、冷却液是否泄漏，以及线束插头是否锈蚀。

核心部件状态：观察发动机皮带、火花塞、节气门等易损件更换周期是否符合里程数，混动车型需额外检查电机控制器、逆变器等高压部件的密封性。

车身结构件检测方法

水箱框架：检查框架与翼子板连接处是否有变形、焊接或更换痕迹（原厂焊点为规则点状，修复焊点呈不规则条状）。

后尾板及后备胎地板：用手触摸表面是否平整，敲击听声音是否沉闷（钣金修复后声音发脆），观察边缘胶条是否为原厂一致性（修复胶条可能粗糙或颜色不一致）。

A/B/C柱：重点检查车门铰链处、车顶与立柱连接处是否有切割痕迹，可通过对比左右两侧漆面厚度（正常值约100-150μm，钣金修复后可能超过300μm）辅助判断。

关键尺寸对比技巧

前悬支架到大灯距离：用卷尺测量左右两侧数值，若差异超过5mm，可能存在前部碰撞导致支架位移。

轴距长度：对比车辆左右两侧轴距（前轮中心到后轮中心的距离），差异超过3mm可能暗示底盘大梁变形，影响行驶稳定性。

综合判断：若尺寸异常且伴随水箱框架、纵梁等部位修复痕迹，需警惕事故车风险。

混动系统专项检查

电池健康度：通过OBD诊断仪读取电池组电压、容量衰减数据，或观察仪表盘“电池寿命”提示（部分车型显示具体百分比），衰减超过30%可能需更换电池（成本约2-3万元）。

动力切换测试：在低速（<40km/h）时观察发动机是否频繁启停，高速（>80km/h）时检查电机与发动机协同工作是否平顺，异常抖动或噪音可能暗示混动系统故障。

价格合理性评估

市场参考：以2012款普锐斯为例，车况良好、里程10万公里左右的车型，二手价格约6-8万元（具体因地区、配置浮动），若车商报价低于市场均价20%以上，需警惕事故车或调表车。

成本对比：相比同级别燃油车，普锐斯二手价可能偏高，但长期使用可节省约30%的燃油成本（年均行驶2万公里可省约4000元），需结合使用需求综合决策。

总结：二手普锐斯适合注重燃油经济性、技术可靠性的用户，但购买前需严格检查车况（尤其混动系统及结构件），并对比市场价格。若缺乏检测经验，建议委托第三方机构（如查博士、检车家）进行专业评估，降低购车风险。

一汽丰田普锐斯的油电混合系统的特点与其他混动系统有啥区别？

新款普锐斯致胜的奥秘（一）：“身兼四职”的复合齿轮

图1：燃效、加速性能均有提高 “动力性能相当于2.4L车辆”。

无论是燃效还是价格，第三代普锐斯的首要关键无疑是混合动力系统。与第二代普锐斯相比，电机*与发电机的总成本减少了约3成。从内置电机的驱动桥来看，全长从384.5mm减少到了372mm，缩短了约10mm，重量也从109kg减轻到了88kg（1）。而且改进没有牺牲行驶性能。其加速能力相当于2.4L排量的普通车辆（图1）2）。

*电机：实际上还可以通过再生制动作为发电机工作。即便称之为发电机，其实在高速行驶时会起到相当大的驱动作用。丰田把前者叫作MG2，把后者叫作MG1。

“身兼四职”的复合齿轮

与第二代相比，第三代普锐斯的最大改变在于电机上增加了减速器，转数从6400rpm提高到了13900rpm。这一改动对整个汽车都带来了影响。首先功率从上一代的50kW增加到60kW，但同时扭矩也从400N·m降低到了207N·m。电机的重量基本与扭矩成正比，因此，第三代普锐斯靠牺牲扭矩实现了相应的轻量化。

电机的最高电压也从500V提高到了650V。因为提高电压后同等电流流通所需的线圈可以减细，所以有利于电机实现小型化和轻量化。通过降低扭矩、提高电压，电机用逆变器的额定电流从230A减少到了170A。

减速器和650V电机均为丰田“Estima Hybrid”等其他混合动力车款已经采用的技术。目前混合动力车技术发展神速，如果等待普锐斯换代时采用就难免出现间隔过长的现象，因此，丰田的做法是在新近车型中随时采用新技术，在接受市场考验之后，再应用于其他车型。

由于第二代普锐斯的电机没有配备减速器，因此，单纯追加的话会加大体积。为了腾出空间，第三代普锐斯改变了从最终减速器中获得转速的方法。

以往获得转速使用的是链条（图2左）。从轴方向来看，链轮与链条占有一定长度。而第三代将其改为了齿轮（图2右）。动力分割机构与新增的减速机构均为行星齿轮构造。二者的内齿轮整合为一个大直径复合齿圈。只需在这个齿轮的外侧形成锯齿，利用其获得转速，就可以不再使用链条。内侧为减速器和动力分割机构，外侧为最终减速器的传导机构，沿轴方向可以共享空间。在轴方向上占有的长度也不会增加。

图2：电机、发电机与动力分割机构左侧为第二代，右侧为第三代。放弃链条改用齿轮。中央大齿轮的左右可以看到大直径的轴承。(点击放大)

复合齿圈的表面齿轮“身兼四职”，内侧为动力分割机构的内齿轮、减速机构的内齿轮，外侧为动力输出齿轮，以及与停车制动器相互咬合的齿轮。齿圈在热处理中容易变形，甚至无法忍受加工时的夹固，因此，如何维持齿面精度、以及如何低成本制造是该系统成立的关键。

新款普锐斯致胜的奥秘（二）：加大直径，轴承的摩擦也不增加

加大直径，轴承的摩擦也不增加

齿圈支撑也颇费心思。一般来说，行星齿轮机构的内齿轮需要使用法兰盘形成直径较小的部分，然后用轴承加以支撑。而法兰盘、轴承会增加轴方向的长度。为了避免这种情况，丰田在第三代普锐斯中采用了以2个大直径轴承从外侧支撑的设计。2个大直径轴承的内径分别为110mm、118mm。这种构造一般来说，无法避免随之而来的摩擦阻力增大。

这一问题，通过日本精工开发的大直径但摩擦损失不增加的轴承获得了解决（图3）。与标准设计相比，保持器单体的摩擦损失降低了30～40％、轴承整体降低了50～65％。这相当于把普锐斯的燃效提高了1～2％。

图3：日本精工为普锐斯开发的球轴承呈现黑色的树脂制保持器上可以看到抬高的部分和沟槽。

在轴承的钢珠数量方面，由生产情况决定的数量大于按照实际负载决定的数量，其实是受到了生产状况的制约。在组装轴承时，首先使内轮偏离轴心，扩大间隙加入钢珠〔图4（a）〕。然后把内轮与外轮的中心对准〔图4（b）〕。最后移动钢珠，使其分布均匀〔图4（c）〕。当达到一定数量后，钢珠会互相推挤，使位置稳定，如果数量不够，钢珠就会从缝隙中脱落。在目前，这一制作过程只能凭借手工完成。因此产品数量上存在制约。

图4：球轴承的组装方式钢珠偏少时容易在工序途中脱落，无法建立生产线。

日本精工通过改进制造工艺中工件的加工方法、避免钢珠脱落，降低了工艺上的限制。把标准设计需要的22～23个钢珠减少到了16～18个。

丰田还对钢珠的保持器进行了改进。以前大直径轴承使用的是钢板压制的保持器。而这一次，保持器改换了高耐热性、耐油性的PA46树脂材料。一般树脂制保持器在需要应对高速旋转形成的离心力时使用，以降低损耗为目的的用法还是首次。

图5：保持器的形状（a）一般的王冠形受到油的阻力较大。（b）连接上部可以稳定流向。（c）在钢珠左右开设沟槽，降低了组装难度。(点击放大)

树脂制保持器呈王冠形，从一侧沿轴方向插入来支撑钢珠。过去，是从王冠“底座”上伸出来的部分来支撑钢珠的〔图5（a）〕。在变速箱内的“飞溅润滑”条件下，保持器的下方浸泡在油中，也即需要从油中穿过。因此，该形状的保持器会与油接触卷起漩涡，形成阻力。

解决这个问题需要抬高底座，使其与钢珠基本处于同一高度〔图5（b）〕。抬高的部分无需强度设计，作用最多也就是“整流”。

但这又带来了新的问题。底座抬高后，包围钢珠的周边部分刚性随之增加。而在组装时，钢珠需要借助保持器的弹性形变，用力压入，刚性的增加会导致钢珠无法安进保持器。因此，保持器的四周通过加设凹槽，保证了组装钢珠时需要的弹性形变〔图5（c）〕。

新款普锐斯致胜的奥秘（三）：电机的单脉冲驱动区域增大以及停用两种昂贵材料

电机的单脉冲驱动区域增大

对于电机，第三代普锐斯通过考察线圈的缠绕方式和压缩成形技术，把线圈端部（线圈中定子横向突出的部分）的单线长度缩短了20％。把磁钢片的厚度从第二代的0.35mm缩小到0.3mm，降低了涡流造成的铁损。通过这一改进，电机的重量减轻了35％，体积缩小了40％，总长度缩短了30％（图6）。

图6：电机左侧为第二代，右侧为第三代。扭矩从400N·m降低到207N·m，实现了小型化。

使用逆变器控制电机时，低速区使用过调制PWM（Pulse Width Modulation）开关方式，高速区使用单脉冲开关方式，两者的中间区域使用过调制PWM开关方式。使用单脉冲开关时，当输入矩形波后，电机线圈的电感会延缓电流的上升沿，得到近似于正弦波的波形。过调制PWM开关则介于PWM与单脉冲开关之间，可以利用3个矩形波形成正弦波。

单脉冲的开关次数较少，因此损失较小。但无法得到PWM水平的扭矩响应，所以难以实现精密控制。PWM则与之相反，虽然损失较大，但响应速度较快。

第三代普锐斯的电机大幅扩大了单脉冲开关的区域 3）。通过在发动机起动时切换为PWM，并事先把工作电压提高至最高的650V，抑制了起动时的第一次爆震。

而对于发电机，线圈的缠绕方式从过去的分布缠绕改为了集中缠绕。因此，线圈端缩短了30％，减少了铜损（图7）。集中缠绕可以缩短线圈端，而且生产性好，是现代电机经常采用的“首选”方式，但齿槽效应方面存在难点。因此，第三代普锐斯采用了发电机方为集中缠绕，电机方则为分布缠绕的做法。

停用两种昂贵材料

掌管混合动力系统的PCU（功率控制单元）由于大功率所以采用了水冷方式。第二代中各自独立的电机及发电机用IPM（Intelligent Power Module）和升压用IPM在第三代中合二为一（图8）。部件数量和螺栓数量分别减少了23％和34％。组装的自动化率也从0％提高到了82％。

图7：发电机第三代采用分布缠绕，重量减少了36％，体积减少了37％。

图8：第三代的PCU ECU、逆变器、升压转换器、DC-DC转换器全部内置。

对小型化、低价格化的实现起作用的是散热方式的改变。与第二代相比，第三代降低了热阻，把散热机构的体积缩小到了第二代的1/3。散热器为丰田自动织机在昭和电工的协助下开发出来的。

第二代的散热方式是在功率器件下方依次铺设陶瓷制绝缘底板、铜块，涂抹一层散热膏后，再铺设由Al铸件制成的散热板（图9）。

图9：第二代的功率模块截面大型铜块是问题的根源。下方通入冷却剂。

由于铜块对绝缘底板存在热应力，会导致底板热疲劳，为避免这一现象就需要降低线膨胀系数，过去一般使用铜钼合金。但钼的价格昂贵且重量较大。

第三代去除了铜块。散热板也从铸件换成了Al波纹板（图10）。因为波纹板可以伸缩，所以热应力的问题大致得到了解决。

图10：第三代的功率模块截面散热板较薄，利用冲孔金属板灵活制造。

而且，绝缘底板与散热板之间还焊接有Al冲孔金属板，来吸收热应变。冲孔金属板上的小孔可以通过变形吸收热变形。虽然小孔的存在缩小了导热截面积，但是，由于热传导的整体速度取决于热阻最大的接触电阻，因此可以确认，小孔对于整体的影响并不大。

把来自电池的201.6V电压提高到650V时所使用的升压电抗器的铁芯，在第二代时为0.1mm厚磁钢片层叠而成。磁钢片中加入了6.5％的Si（硅）。其含量正好可以防止磁致伸缩噪声的产生。

此类磁钢片价格不菲。Si即便是放到电炉中也无法良好分散。只能在制成钢板后从表面向内渗透。处理时间较长，所以价格昂贵。

之后的工艺也非常复杂。钢板需要经过起模、加热、层叠、添加粘合剂、清洗表面、硬化粘合剂等多道工序。因此，铁芯在电抗器总成本中所占的比例相当高。

第三代的铁芯采用了高密度压粉磁芯（HDMC: High Density Magnetic Composite）。HDMC由覆盖绝缘层的铁颗粒高密度压缩而成。只需压缩和热处理两道工序，无需后加工，因此价格得以降低。

但HDMC的问题在于振动。因为铁颗粒无法避免磁致伸缩，所以HDMC铁芯的振动较大。因此，第三代把方针从“清源”转向了“善后”。利用硅树脂在容器内浮起铁芯，阻断了振动的传递（图11）。结果，振动加速度缩小到了第二代普锐斯的1/3（图12）。电抗器也为丰田自动织机制造。由丰田自动织机新投建的安城工厂生产，向丰田的广濑工厂供货。

图11：浮动支持电抗器上方为第二代，下方为第三代。

图12：浮动支持与直接接触的振动加速度使用本质上易于振动的材料，在降低成本的同时把加速度降低到了1/5。

新款普锐斯致胜的奥秘（四）：提高阿特金森循环率

提高阿特金森循环率

向混合动力系统提供动力的发动机“2ZR-FXE”以“2ZR-FE”发动机为基础，通过改用阿特金森循环，使油耗量减少了8.5％（80N·m、1000rpm行驶时，下同）。并且通过配备Cooled-EGR（冷却式废气再循环），又减少了1.7％的油耗，总改善率高达10.2％（图13）。

图13：2ZR-FXE发动机前方可以看到电动水泵。

第二代虽然也采用了阿特金森循环，但第三代在保持燃烧室形状与冲程决定的机械压缩比为13.0不变的情况下，把进气阀关闭时间从第二代的下死点后72～105度“提前”到了62～102度，使得“阿特金森循环率”上升，提高了热效率。油耗方面，扩大了230g/kWh的区域，一部分甚至达到了220g/kWh（图14）。

图14：发动机排量与效率 1.8L发动机的230g/kWh区域较大，部分甚至实现了220g/kWh。

但是，仅这样做会减少进风量，所以第三代普锐斯把发动机排气量从1.5L提高到了1.8L。如果以小排量勉强输出功率，则进气时机将无法自由选择，结果反而会导致燃效下降（图15）。基于这一判断以及今后非普锐斯车型也有可能安装同类混合动力系统，第三代普锐斯采用了比较宽裕的1.8L排量。

图15：功率与排量的关系随着功率的提高，排量越大，热效率越高。

Cooled-EGR机构利用水冷方式，在热交换器中冷却排气阀排出的高温气体，并使其返回进气管。降低进气温度可以提高抗振性，并相应提前点火时机，使燃烧压力峰值出现在上死点之后的适当时刻，从而降低耗油率（图16）。

图16：EGR冷却器出口温度的影响在温度较低时，点火时间可以提前，使油耗率降低。也就是使燃效提高。

从发动机的外围设备来看，第二代中由发动机借助传送带驱动的水泵，在第三代中实现了电动化。这一改进使燃效提高了2％。利用发动机驱动水泵时，流量基本与转数成正比。在转数高的区域流量过大（图17）。

图17：各装置需要的流量图为满负荷时。在机械式水泵中，当转速超过近3000rpm时，流量会超过需要。

水泵为爱信精机制造。为拥有8片叶轮，转子直径为52.5mm的离心型（图18）。为了防止泄露、提高效率，叶轮外侧安装了轮盖。电机是功率输入为160W的同步电机，内置逆变器。能够在监控水温的同时，在1000～5000rpm之间连续控制转速。5000rpm下可实现100L/分的排水率，完全满足发动机需求并且还有余量。向丰田交货时，部件右侧安装有铝铸件制造的涡旋。散热回路的最高水温（散热器入口温度）为110℃。

水泵不使用轴封，消除了轴封的摩擦阻力。因此，水能够进入电机的转子部分。轴承浸于水中，是以水为润滑剂的平面轴承。

图18：电动水泵交付时需要安装铝制涡旋。

新款普锐斯致胜的奥秘（五）：空调配备喷射器以及利用太阳能电池的电力换气

空调配备喷射器

空调采用了电装开发的喷射器循环。与原有系统相比，压缩机的动力消耗最大可减少约25％，使普锐斯的燃效提高了1.5％。

汽车空调消耗的能量大部分都用于了压缩冷媒的压缩机动力。原有系统在利用蒸发器冷却空气时，需要使空气通过膨胀阀（冷媒的节流阀），对冷媒进行减压。与此相比，第三代在配备喷射器的系统中，喷射器内的喷嘴取代了膨胀阀。而且，减压时产生的力能够起到使冷媒升压的作用，从而降低了压缩机负荷，减少动力消耗。

电装已经在冷冻车冷冻机、使用CO2冷媒的家用饮水机，丰田“陆地巡洋舰”等汽车中少量地采用了这种喷射器循环系统。并以配备普锐斯为目的不断进行小型化。

原有的喷射器循环空调中，蒸发器、喷射器、气液分离器各自独立，通过配管相互连接。在此次开发的系统中，喷射器被置于蒸发器上方冷媒流经的贮槽内，与贮槽实现了一体化（图19）。蒸发器的尺寸与以往相同，无需顾及周边设计，只需更换即可实现“喷射器循环化”。

图19：电装开发的喷射器循环空调的喷射器喷射器置于蒸发器上方的贮槽内，不占多余空间。(点击放大)

而且，以往因为有配管存在，所以为了切削管螺纹，配管上很多部分的外壁较厚。而实现一体化后，绝大多数位置都可以缩小壁厚，进而实现了轻量化。

冷媒的热循环也得到了改善。高温用蒸发器的出口设置了温度传感器，可以利用此处的信息反馈，控制蒸发器入口的流量调整阀（图20）。从而调整压力，使蒸发器内的冷媒在到达出口前不发生液化。

喷嘴内部加工简单，采用了易于降低成本的一级节流。过去在冷冻车等大型用途中，为了提高效率，喷嘴内一般设置二级节流。在此次的结构中，由于流量调整阀为第一级、喷嘴为第二级，因此只需一级节流即可。

喷射器主体和喷嘴均为铝制，内径切削加工。由于内径的形状精度、主体与喷嘴的同心度对于效率影响较大，因此第三代普锐斯不惜成本，选择了原本不愿在汽车量产品中使用的切削加工工艺。喷射器的长度从过去最短的250mm缩短到了150mm。

图20：制冷循环的比较左侧为原有循环，右侧为喷射器循环。(点击放大)

利用太阳能电池的电力换气

第三代普锐斯可以在车顶选配太阳能电池板（图21）。在停车时利用电池板产生的电力带动风扇吹散热气，减轻空调的负荷。

图21：京瓷提供的太阳能电池可用作停车时换气扇的电源。(点击放大)

太阳能电池单元为京瓷制造的多晶硅型。其尺寸为15cm见方标准太阳能电池单元的一半，纵向6个，横向6个，共计36个。转换效率为16.5％，电池板的总功率为56W。

太阳能电池的基本配置与家用产品相同。区别在于家用产品呈平面，车用产品配合车顶形状略呈弧形。其实现方式是把平面的各片单元贴附在曲面玻璃上，使整体呈现曲面。

车用产品的外观标准严格。家用太阳能电池安装于房檐上，只能仰视，而车用电池的位置刚好与视线平齐。因此不允许出现变色。

太阳能电池的颜色由涂层的膜厚决定。在制造单元时，膜厚难免出现不均匀。过去单元制造工序后需要测定颜色，把颜色均匀的单元送入后工序。而此次则进一步缩小了颜色变化的管理范围。

除此之外，外观上还有一个重点：从单元输出电流的电极为银色，影响外观。为了隐藏电极，第三代涂装时在玻璃上烧制了黑线。但是，如果黑线太粗，遮挡的光线会相应增加，使功率降低，因此，黑线宽度需要尽量缩小。为了以较小的宽度隐藏电极，黑线的位置精度非常重要。为此，丰田为普锐斯新增设了在玻璃上排列单元并进行封装的设备，提高了位置精度。（全文完，记者：浜田基彦）

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